Tudjuk-e merre tanyázik a tudat az agyban? Hol húzódik a határ a tudatos és a tudattalan agyműködés között? És mire volna használható ez a tudás a filozófiai kérdések megválaszolásán túl? A Nature összeállításában e kérdéseknek eredt nyomába.

A tudatról a hétköznapokban leginkább filozófiai, erkölcsi és jogi értelemben szoktunk gondolkodni. Mennyire vagyunk azonosíthatóak a tudatos énünkkel? Felelős a tetteiért egy alvajáró? Befolyásolnak-e a lépten-nyomon arcunkba tolt reklámok, miközben eszünk ágában sincs mást vásárolni a bevásárlólistánkon túl?

Ezek az izgalmasnak tűnő kérdések azonban egészen a legutóbbi évtizedekig nem igazán érdekelték az agykutatókat, jórészt azért, mert egyszerűen nem voltak olyan mérési módszereik, melyekkel képesek lettek volna egy olyan bonyolult jelenséget vizsgálni, mint a tudat. Amikor pedig már rendelkezésükre álltak ehhez az eszközök, a tudat (illetve annak hiánya) kevésbé filozófiai, viszont a hétköznapi ember számára annál bizarrabb megnyilvánulásai után kezdtek érdeklődni.

A tudat, amiről nem tudtunk

Az egyik ilyen, rendkívül furcsa jelenség a vizuális formaagnózia nevet viseli. Azok a betegek, akiknél – jellemzően valamilyen agysérülés következtében – ez a rendellenesség kialakult, képtelenek tudatosan érzékelni tárgyak alakját és térbeli irányát. Így például, ha egy ilyen betegnek egy felmutatnak egy ceruzát, és megkérdezik tőle, hogy vízszintesen vagy függőlegesen áll-e, nem képes helyes választ adni. Ha ugyanakkor arra kérik, hogy ragadja meg a ceruzát, a keze a helyes irányban nyúl a tárgy felé.

A tudat vizsgálatának reneszánszát az ilyen és ehhez hasonló agyi működési rendellenességek diagnosztizálása, valamint az egyre szélesebb körben elérhető új technológiák – mint az fMRI és az EEG – hozták el az 1990-es évekkel kezdődően. E technológiák lehetővé tették, hogy az orvosok és a kutatók működés közben tanulmányozhassák az agyban zajló nagyléptékű, több területre kiterjedő folyamatokat. Az pedig, hogy a tudat ezek közé tartozik – és nem egy aprócska, jól meghatározható helyen “székel” – egyre világosabbá vált.

Az újonnan jött módszerek pedig a filozófiától a gyakorlati problémák felé terelték a vizsgálatokat. Bár a hétköznapokban nagyjából világos, mikor vagyunk tudatunknál, és mikor nem, sérülések vagy betegségek nyomán az agy olyan állapotba kerülhet, amikor ez egyáltalán nem ilyen egyértelmű. Az efféle helyzet talán legfélelmetesebb illusztrációja az ún. locked-in szindróma, melyben a beteg képtelen szinte bármiféle akaratlagos mozgást végezni, miközben teljesen tudatánál van. (A korlátozott szemmozgatás és a pislogás képessége gyakran megmarad, de olyan esetek is előfordulnak, amikor még ez is elvész.) A szindróma diagnózisára jellemzően még manapság is átlagosan két hónapot kell várni, ami elképzelhetetlen kínokat okozhat mind a betegnek mind a hozzátartozóknak. Erről az állapotról szól a Szkafander és pillangó című, valós eseményeken alapuló könyv és film.

Szikra a barlang mélyén

A Nature cikkében említett egyik konkrét esetben egy autóbalesetet szenvedett fiatal nőt vizsgáltak, aki egysérülése következtében az éber kóma állapotába került – ilyenkor a beteg ugyan kinyitja a szemét, alvás-ébrenlét ciklust követ, de semmilyen akaratlagos mozgást nem végez, és nem reagál semmiféle szóbeli utasításra. Azonban arról, hogy eközben mi történik valójában az agyában, sokáig alig valamit lehetett tudni. A kutatók fMRI-készülékbe helyezték a beteget, és megkérték, hogy képzelje el, amint teniszezik, illetve amint otthonában sétál. Az fMRI-felvételek pedig meglepő módon azt mutatták, hogy ugyanazok az agyterületek váltak aktívvá, amelyek hasonló helyzetben az egészséges emberekben is. Mivel itt bonyolult utasításokról és mozgásokról, valamint több agyterület egyidejű aktivációjáról volt szó, világossá vált, hogy valamilyen szintű tudat jelen van az agyban. Egy későbbi kutatásban 54 hasonló állapotú beteg közül ötnél akadtak rá fMRI-vizsgálattal a tudatos agyműködés jeleire, és a kutatások azt valószínűsítik, hogy 10-20%-ra tehető azoknak a nemreszponzív betegeknek az aránya, akikben ott van a tudat szikrája.

Az fMRI-vizsgálat közben adott szóbeli utasítások módszere meglehetősen körülményes és korlátozott eljárás ahhoz, hogy általánosan alkalmazható legyen, azonban feltűnt a láthatáron egy másik módszer is. Az agyra tekinthetünk úgy, mint egy igen összetett elektromos hálózatra – ez az elektromos aktivitás eredményezi az EEG-vel mérhető agyhullámokat. Az ún. transzkraniális mágneses stimuláció (TMS) segítségével a koponyán kívülről mágneses impulzusokat juttatnak az agyba, amelyekre ez az elektromos hálózat valahogy reagál, ez a reakció pedig megjelenik az agyhullámokban. Martin Monti, az UCLA neurobiológusa szerint olyan ez, mintha “kopogtatnánk” az agyon, és “meghallgatnánk” a visszhangot. Ez a visszhang pedig igencsak eltérő akkor, amikor az agy tudatos működést mutat és akkor, amikor nem (például altatásban vagy mély alvásban). Mindez elvezethet egy olyan diagnosztikai eszközhöz, mely akkor is alkalmazható a tudat jeleinek kifürkészésére, ha például a beteg a hallását vagy más érzékeit is elvesztette.

Miközben egyre világosabbá válik, hogy hiábavaló a tudat pontos “székhelyének” keresése az agyban, a kialakulásában fontos szerepet játszó területekről egyre többet tudunk meg. Az egyik ilyen jelentős eredmény az ún. hátsó kérgi forró zóna felfedezése – egy olyan agyterületé, mely a tudatosan megélt érzékelésért felelős. Egy 2017-es alváskutatásban e zóna aktivitását vizsgálták, és az EEG-hullámok elemzésével nemcsak azt tudták megállapítani, hogy a kísérlet résztvevője álmodott-e, hanem azt is, hogy ebben az álomban arcokat, mozgást vagy beszédet érzékelt-e.

A hátsó kérgi forró zóna azonban csak egy része a tudat működésének, és világosan látszik, hogy e kutatási területen egyelőre jóval több a kérdés, mint a válasz – azonban mindezek a lépések lassan elvezethetnek egy olyan, 21. századi pszichiátriához, melyben egyre nagyobb szerepet kap az agy működésének megértése.

Forrás: Nature Outlook – The Brain – Decoding the neuroscience of consciousness

A címlapkép forrása: Flickr/NIH Image Gallery/Richard Watts, PhD, University of Vermont and Fair Neuroimaging Lab, Oregon Health and Science University